MỤC LỤC

MỤC LỤC…………………...…………………………………………………..3

MỞ ĐẦU………………………………………………………………………...4

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ………………5

1.1.Cơ cấu phanh guốc ………………………………………………………...5

1.1.1. Cơ cấu phanh chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau.…….5

1.1.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau...........................6

1.1.3. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, dịch chuyển các guốc như nhau …8

1.1.4. Cơ cấu phanh có cường hóa và chốt tựa chung cho cả 2 guốc …………9

1.2. Chọn phương án thiết kế …………………………………………………12

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH …………………..13

2.1.  Thông số ban đầu dùng để tính toán thiết kế ……………………………..13

2.2.  Xác định mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh ………………………….13

2.3. Tính toán cơ cấu phanh …………………………………………………..17

2.3.1. Chọn thông số hình học ………………………………………………...17

2.3.2. Xác định mô men phanh do mỗi guốc phanh sinh ra …………………..18

2.4. Xác định bề rộng má phanh ……………………………………………...21

2.5. Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh …………...22

2.5.1. Tính bền má phanh theo công ma sát riêng …………………………….22

2.5.2. Tính nhiệt phát ra trong quá trình phanh ……………………………….22

2.5.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh ………………………….23

KẾT LUẬN ……………………………………………………………………25

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………..26

MỞ ĐẦU

Trong thời kỳ đất nước ta đang tiến hành sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, ô tô và nghành công nghiệp ô tô đang đóng góp một vai trò quan trong trọng, to lớn. Cùng với sự phát triển nền kinh tế nhiều thành phần định hướng XHCN là sự đô thị hóa, phát triển của giao thông, sự lưu thông đi lại ngày càng nhộn nhịp, tấp nập,  đây là điều kiện vô cùng thuận lợi để nghành ô tô phát triển trong tương lai không xa. Tuy nhiên hiện nay khi mà điều kiện đường giao thông chậm được cải tiến, phát triển, mở rộng, cũng như trình độ nhận thức, ý thức của người tham gia giao thông còn hạn chế, thì vấn đề an toàn giao thông là một vấn đề của toàn xã hội. Đối với lĩnh vực xe quân sự thì điều kiện hoạt động có phần đặc biệt hơn đó là thường xuyên làm việc ở địa hình rừng núi, điều kiện không đường (off road) thì vấn đề điều khiển xe và đảm bảo an toàn là một vấn đề hết sức quan trọng.

Hiện nay trên xe hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của xe là hệ thống phanh, chỉ tiêu an toàn của xe được đánh giá bằng hiệu quả phanh. Trong thời gian gần đây việc nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống phanh trên ôtô được quan tâm nhiều, đồng thời mạng lưới giao thông ngày càng phát triển, chất lượng đường sá ngày càng được nâng cấp cho phép nâng cao được vận tốc trung bình của xe. Hệ thống phanh có đảm bảo độ tin cậy mới góp phần tạo điều kiện cho người lái xe điều khiển xe dễ dàng và linh hoạt, đồng thời duy trì được tốc độ của xe theo ý muốn trên mọi địa hình khác nhau. Sau khi được trang bị một số kiến thức cơ bản về chuyên nghành xe quân sự, tôi có điều kiện được giao nhiệm vụ đồ án: “Thiết kế cơ cấu phanh cho xe tải”. Mục đích của đồ án này là tìm hiểu, phân tích kết cấu một số cơ cấu phanh, hệ thống phanh thường được sử dụng trên xe Quân sự hiện nay, từ đó lấy cơ sở thiết kế một hệ thống phanh hoàn chỉnh cho một ô tô Quân sự với các thông số cho trước.

Nội dung của đồ án gồm:

- Phần thuyết minh:

Chương 1: Phân tích, chọn phương án thiết kế

Chương 2: Tính toán, thiết kế cơ cấu phanh xe tải

- Phần bản vẽ:

Bản vẽ cơ cấu phanh.

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Ta đưa ra những ưu, nhược điểm của các cơ cấu phanh đang sử dụng hiện nay. Từ đó để đưa ra phương án thiết kế thích hợp với nhiệm vụ, yêu cầu.     

1.1. Cơ cấu phanh guốc

Cơ cấu phanh guốc gồm có: tang phanh (tang trống, trống phanh), guốc phanh, má phanh, cơ cấu doãng má phanh, chốt tựa, các cơ cấu điều chỉnh. Tang phanh luôn quay cùng với bánh xe, được lắp cứng với may ơ, 2 guốc được cố định lên mâm phanh thông qua các chốt tựa. Mâm phanh được lắp cố định lên vỏ cầu, 1 đầu guốc phanh tựa lên các chốt, đầu còn lại tì trực tiếp lên cơ cấu doãng má phanh, má phanh được lắp ghép với guốc bằng đinh tán.

1.1.1. Cơ cấu phanh chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau                                                   

Đặc điểm của của cơ cấu này là có lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau P­₁ = P­₂ do đường kính piston xilanh công tác như nhau. Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau. Do mômen ma sát ở trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y_­1 gây ra) có xu hướng cường hoá cho lực dẫn động, còn mômen ma sát ở guốc phanh sau (do phản lực tiếp tuyến Y­₂ gây ra) có xu hướng chống lại lực dẫn động.

Mâm phanh 2 được gắn trên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh 4 được đặt trên các chốt lệch tâm 9. Dưới tác dụng của các lò xo kéo 6 các guốc phanh 4 được ép chặt vào các cam lệch tâm 9 và ép các đầu tựa vào piston trong xilanh công tác 1 làm cho các piston trong xilanh sát gần nhau. Xilanh phanh bánh xe 1 được gắn chặt trên mâm phanh 2. Giữa các piston của xilanh phanh bánh xe 1 có lò xo để các piston luôn luôn ép sát vào guốc phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh. Sự bố trí của cơ cấu phanh như hình vẽ có đặc điểm là hiệu quả phanh guốc trước lớn hơn guốc sau, do đó má phanh trước sẽ mòn nhiều hơn má phanh sau.

1.1.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau.

Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xilanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía. Các phản lực pháp tuyến, tiếp tuyến và mômen ma sát ở các guốc phanh là bằng nhau.

X­₁ = X­₂

Y_­1 = Y_­2

M_­p1 = M­_p2

Cơ cấu phanh có hai ống xilanh bố trí riêng rẽ ở hai guốc phanh. Mỗi guốc phanh được quay quanh chốt lệch tâm 3, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh.

Nhờ việc bố trí các xilanh làm việc và chốt lệch tâm đối xứng cho nên hiệu quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kỳ chiều nào. Hiệu quả phanh khi xe chuyển động tiến cao hơn so với khi xe chuyển động lùi do cả hai guốc làm việc như guốc trước (lực ma sát cùng chiều với lực đẩy lên guốc phanh).

1.1.3. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, dịch chuyển các guốc như nhau.

Đặc điểm của cơ cấu phanh theo sơ đồ này là thuờng áp dụng cho hệ thống phanh khí nén với cơ cấu doãng má phanh sử dụng cam phanh đối xứng. Khi cam quay thì chuyển dịch của hai guốc về hai phía là như nhau, do vậy mà đảm bảo giá trị của phản lực tiếp tuyến và lực ma sát như nhau đối với cả guốc trước và guốc sau, vì thế cơ cấu phanh được cân bằng. Lực đẩy từ cam phanh tác dụng lên guốc được nhận là khác nhau: P1>P2

1.1.4. Cơ cấu phanh có cường hóa và chốt tựa chung cho cả 2 guốc.

Cơ cấu phanh loại này còn gọi là cơ cấu phanh kiểu bơi, ở cơ cấu phanh kiểu bơi người ta sử dụng lực ma sát xuất hiện giữa tang trống và guốc phanh trước (khi xe tiến) hoặc giữa guốc phanh sau và tang phanh (khi xe lùi) để tác dụng lên guốc sau hoặc guốc trước. Lúc đó hiệu quả phanh sẽ tăng lên do guốc trước có thêm lực đẩy R. Hiệu quả phanh theo cả hai chiều tiến và lùi là như nhau.

* Dạng 1.

Khi trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ (xe chuyển động tiến), guốc phanh bên trái dưới tác dụng lực của piston ở xilanh làm việc sẽ được ép sát trước vào trống phanh là vì lò xo 1 yếu hơn lò xo 2. Khi đó guốc phanh này được trống phanh cuốn theo và ép lên guốc phanh sau qua thanh nối 4, guốc phanh sau cũng quay theo chiều trống phanh đến tì vào chốt cố định 3.

Khi ô tô chuyển động lùi, trống phanh sẽ cuốn guốc phanh bên phải, qua thanh nối 4 tác dụng vào guốc phanh bên trái để ép sát vào chốt cố định 3. Cơ cấu phanh này tự cường hoá ở cả hai chiều quay của trống phanh. 

* Dạng 2.

 Khi ô tô chuyển động tiến ta thực hiện quá trình phanh, guốc phanh trước 1 được ép sát vào trống phanh, thông qua thanh nối 2 guốc phanh sau 3 sẽ tì sát vào trống phanh. Một đầu guốc phanh 3 sẽ tì nên điểm tựa cố định 4. Trong quá trình phanh cả hai guốc phanh đều bị cuốn theo chiều quay của trống phanh làm tăng hiệu quả phanh.

Cơ cấu phanh dạng này kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh tăng và như nhau cả khi tiến, lùi.   

1.2. Chọn phương án thiết kế

Căn cứ vào nhiệm vụ của đồ án là tính toán thiết kế cơ cấu phanh xe tải và căn cứ vào ưu, nhược điểm của từng cơ cấu phanh, và để đơn giản trong quá trình lắp đặt, bảo dưỡng sửa chữa ta bố trí cơ cấu phanh guốc có dịch chuyển các guốc là như nhau trên cả ba cầu vì:

Cơ cấu phanh cân bằng, hiệu quả phanh theo hai chiều là như  nhau. Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mô men phanh do guốc trước và guốc sau tạo ra bằng nhau là cơ sở giữ ổn định chất lượng phanh vì vậy nó được áp dụng trên các xe ôtô loại lớn.

Xe tải có tải trọng lớn nên ba cầu phanh phải hứng chịu toàn bộ trọng lượng của xe mà cơ cấu phanh này có thể đáp ứng được.     

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH

Mục đích của tính toán thiết cơ cấu phanh là xác định các kích thước và thông số cơ bản của cơ cấu phanh nhằm thoả mãn các yêu cầu về hiệu quả phanh ô tô.

Nhiệm vụ tính toán thiết kế:

- Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh.

- Chọn cơ cấu phanh và các kích thước cơ bản của cơ cấu phanh.

- Xác định lực đẩy cần thiết tác dụng lên các guốc phanh.

- Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh.

2.1. Thông số ban đầu dùng để tính toán thiết kế

Thông số ban đầu dùng để tính toán thiết kế như bảng 2.1.

2.2. Xác định mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh

a.TÝnh to¸n lùc t¸c dông lªn guèc phanh:

Các lực này xác định trên cơ sở biết được áp suất khí nén đưa đến bầu phanh và diện tích màng bầu phanh. Lực do bầu phanh sinh ra tỷ lệ với áp suất khí nén đưa đến bầu phanh. Theo tài liệu “Hướng dẫn thiết kế môn học” ta có áp suất khi nén đi vào bầu phanh xe: p = 6,5 (kg/cm²).

Với p= 6,5 (kg/cm²).

Gọi lực tác dụng lên guốc là P. Theo công thức [II.4] sách “ Hướng dẫn thiết kế môn học” ta có:

P = p₀.S_M                                             (3.1)

Thay D = 11(cm); d = 7(cm); ta có lực đẩy tác dụng lên các guốc phanh la: P = 420(kg).

ta có M_t = P. l_k = 420.12,5.10^-2 = 52,5 (KGm)

Vậy ta có : P₁ + P₂ = 7000 (KG)

Từ (3.2) và (3.3) ta tính được: P₁ = 3277 (KG);   P₂ = 3723 (KG).

b.Xác định mo men do cơ cấu phanh sinh ra:

Đối với cơ cấu phanh bánh trước:  Mômen phanh bánh trước được xác định theo công thức [I.32] tài liệu “Hướng dẫn thiết kế môn  học ta có.

+ µ hệ số ma sát giữa tang phanh và má phanh, với vật liệu má phanh là Ferado đồng và vật liệu tang phanh bằng gang. Nên theo tài liệu ta chọn µ = 0,35 vì vậy ta có tgθ = 0,3 θ = 16,7⁰.

+ P₁, P₂ lực tác dụng lên guốc phanh trước và sau theo tính toán ở phần trên ta được P₁ = 3277(KG); P₂ = 3723(KG).

+ Các số liệu cầu trước θ = 16,7⁰; δ = 0; ρ = 0,3 (m); a = c = 0,18 (m). thay các gia trị vào công thức tính mômen phanh bánh trước ta được:

M_p1  = 1409 (KGm).

- Đối với cơ cấu phanh bánh giữa và bánh sau:

Tương tự như trên ta có: µ = 0,35; a = c = 0,18 (m);

Vậy mômen thực tế toàn xe là:

M_p = M_p1 + M_p2 + M_p3 = 1409 + 1704 + 1704 = 4817 (KGm).

2.3. Tính toán cơ cấu phanh.

2.3.1. Chọn thông số hình học

D_t  đường kính tang phanh, chọn theo công thức kinh nghiệm:

 D_t = 0,74.r_bx = 0,74.377,61 = 482 (mm)

Bán kính tang phanh:    r_t = 0,5.D_t = 0,5.280 = 240(mm)

Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến xi lanh:

a = 0,75.r_t = 0,75.240 = 180 (mm)

Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa:

c = a = 180  (mm)

Khoảng cách từ chốt tựa đến tang phanh:

e = 0,85.r_t = 0,85.240 = 204  (mm)

Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa chung:

d = r_t – e = 240 – 204 = 36  (mm)

Hệ số ma sát giữa má phanh và tang phanh μ = 0,35.

+ Cơ cấu phanh bánh trước:

Guốc trước: β₁ = 33⁰; β₂ = 147⁰

Guốc sau: β1 = 33⁰; β₂ = 147⁰

+ Cơ cấu phanh bánh sau:

Guốc trước: β₁ = 33⁰; β₂ = 147⁰

Guốc sau: β₁ = 25⁰; β₂ = 155⁰

2.3.2. Xác định mô men phanh do mỗi guốc phanh sinh ra

a. Trường hợp áp suất phân bố đều lên bề mặt má phanh (p = const)

Với cơ cấu bánh trước:

M_ps1 = 1094 (KGm)

M_ps2  = 314,3 (KGm)

Với cơ cấu bánh sau:

M_ps1  = 1345,4(KGm)

M_ps2  = 359,7(KGm)

b. Trường hợp áp suất phân bố lên má phanh theo quy luật đường sin (p = p_max.sinβ)

Cơ cấu bánh trước :

M_ps1  = = 1090 (KGm)

M_ps2  = = 326,4 (KGm)

Cơ cấu bánh sau :

M_ps1  = = 1313,55 (KGm)

M_ps2  = = 389,8 (KGm)

2.4. Xác định bề rộng má phanh

Xác định chiều rộng má phanh theo điều kiện áp suất.

Ta có áp suất giới hạn trên bề mặt má phanh: [q] = 1,5  2,0 (MN/m²)

Như vậy bề rộng má phanh sau là: b = 0,107 m.

Cơ cấu bánh trước : β₀ = 2,13  rad.

=> b = 0,12 (m)

Như vậy bề rộng má phanh sau là: b = 0,12 m.

2.5. Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh

2.5.1. Tính bền má phanh theo công ma sát riêng

Thay vào công thức (3.10) ta được: L = 4571 (KNm/m²)

Đối với ô tô du lịch : [L] = 3000  7000 KNm/m².

Vậy L = 4571  (KNm/m²)<  [L].

Như vậy kích thước má phanh đã chọn đảm bảo công ma sát riêng.

2.5.2. Tính nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Ta lấy vận tốc của tang phanh khi bắt đầu phanh V = 30 (km/h) cho đến khi dừng hẳn. Thay các giá trị vào công thức (3.13) ta được: T = 13,6^0C

Theo tiêu chuẩn cho phép độ tăng nhiệt độ của tang phanh khi phanh với tốc độ ban đầu v₁ = 30 (km/h) đến khi dừng hẳn v₂ = 0 (km/h) không được vượt quá 15 ⁰C, mà ta tính được độ tăng nhiệt độ của cơ cấu phanh xe KRAε-260 trong trường hợp này là T = 13,6 ⁰C vậy cơ cấu phanh đảm bảo thoát nhiệt

2.5.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh

Hiện tượng tự xiết (tự phanh) của cơ cấu phanh xảy ra khi má phanh ép sát vào tang phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của cơ cấu doãn má phanh lên guốc phanh. Trong trường hợp như vậy thì mô men phanh M về phương diện lý thuyết mà nói sẽ tiến tới vô cùng

Thay các giá trị trên vào (*) ta có: u =0,243

Như vậy cơ cấu thoả mãn hiện tượng tự xiết

PHẦN 3 : KẾT LUẬN

Một lần nữa ta khẳng định hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng của xe ô tô. Chất lượng hệ thống phanh ảnh hưởng lớn đến hoạt động của xe do nó đảm bảo cho xe hoạt động an toàn khi chạy trên các loại đường khác nhau, hạn chế thấp nhất tai nạn ảnh hưởng không tốt đến hoạt động của kíp lái, chất lượng của hàng hoá chuyên chở, tính an toàn của hành khách khi tham gia hoạt động giao thông.

Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo ô tô thì hệ thống phanh của xe cũng ngày càng được hoàn thiện và đáp ứng ngày càng cao yêu cầu của xe khi hoạt động trên đường. Bằng cách sử dụng các thiết bị mới như: Bộ điều hoà lực phanh, cảm biến gia tốc phanh đã đem lại nhiều kết quả khả quan nâng cao được tính năng tác dụng của phanh.

Khi tiến hành làm đồ án “Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh xe tải“ ta đã thấy hiệu quả hoạt động cho xe cũng như các ưu nhược điểm của nó. Do kiến thức còn hạn hẹp, thời gian có hạn nên không thẻ tránh khỏi những sai sót rất mong sự chỉ bảo của các thầy giáo và góp ý của bạn bè để công việc ngày càng hoàn thiện.

 Tôi xin chân thành cảm ơn.

                                                                                            Hà nội, ngày...tháng...năm 20...

                                                                                             Học viên thực hiện

                                                                                            ………………..

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hữu Cẩn, Cơ sở khoa học và thành tựu mới về phanh, NXB Khoa học và kỹ thuật 2004.

2. Nguyễn Phúc Hiểu, Lý thuyết ô tô quân sự, NXBQĐND 2002.

3. Vũ Đức Lập, Động lực học phanh ô tô, HVKTQS – 2008.

4. Vũ Đức Lập, Sổ tay tính năng tra cứu kỹ thuật ôtô, HVKTQS – 2003.

5. Vũ Đức Lập, Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu tính toán ô tô quân sự” Tập V: Hệ thống phanh, HVKTQS – 1998.

6. Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vy, Cấu tạo ô tô quân sự, HVKTQS 1995.

7. Đặng Quý, Tính toán thiết kế ô tô, NXB Thành Phố Hồ Chí Minh 2001.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"